便攜式氣壓高度計的設(shè)計方案(編輯修改稿)
2025-05-25 01:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。其電路設(shè)計如圖34所示： 圖34 LCD1602顯示電路圖 氣壓傳感器電路設(shè)計 本文便攜式氣壓高度計采用的氣壓傳感器US9111。但由于預(yù)算的限制，此次設(shè)計選擇了具有良好性價比的US9111絕壓型氣壓傳感器，差分輸出。具體參數(shù)如表2：表2氣壓傳感器us9111參數(shù)最小值典型值最大值單位激勵電壓510V激勵電流mA橋電阻456kΩ量程15psi(高靈敏度型)130170210mV零偏移30030mV溫度系數(shù)（電壓激勵）%FS/℃溫度系數(shù)（電流激勵）+%FS/℃溫度系數(shù)（零偏移）+%FS/℃線性度177。+%FS磁滯度177。+%FS過壓3psi工作溫度40+125℃儲存溫度55+150℃ 引腳及功能如表3所示： 表 3 引腳及功能 為了正確測量氣壓，并將測得的氣壓值轉(zhuǎn)換成單片機(jī)需要的電壓信號，需要將傳感器輸出信號進(jìn)行處理，處理電路包括激勵源電路和信號放大電路兩部分，具體設(shè)計如下：傳感器激勵源設(shè)計由于采用電流激勵的溫度特性要優(yōu)于電壓激勵，因此本設(shè)計采取恒流源供電的思路。具體電路如圖35所示，運(yùn)放選用OP07。 圖 35電流激勵源電路圖信號放大設(shè)計 因為氣壓傳感器檢測到的信號大概是毫伏級，然而單片機(jī)所需要的電壓需要+5V，因此在本設(shè)計中需要將信號放大。在本設(shè)計采用差動放大電路即可滿足需求，然而基本的差動放大電路精密度較差，且差動放大電路上變更放大增益時，必須調(diào)整兩個電阻。但是因為需要有效的調(diào)試，所以考慮之后選擇了三級放大電路。前級差動放大電路抑制共模干擾，電路如圖36所示，調(diào)節(jié)R22可以改變放大倍數(shù)（110）倍。 圖36 差動放大共模抑制電路圖圖中，S，S+是傳感器輸出信號，由于信號源的內(nèi)阻處于理想化，有S+=S，R4間的電流處于0。調(diào)節(jié)R22，使電路兩邊對稱既而增強(qiáng)了抗共模干擾的效果。中級差分運(yùn)算電路如圖37所示，將前級信號進(jìn)行差分運(yùn)算，將信號放大5倍然后送至后置繼續(xù)放大。 圖 37差分運(yùn)算電路圖后置放大電路如38所示，根據(jù)Uo=(1+R15/R14)Ui，得出后置放大系數(shù)為3，即為3倍。圖 38 同比例放大電路圖 報警電路的設(shè)計 本設(shè)計中的報警電路設(shè)計采用一個三極管驅(qū)動一個蜂鳴器，主要用于當(dāng)氣壓達(dá)到上下極限值時進(jìn)行報警提醒。電路如圖39所示。 圖39 報警電路圖第四章 便攜式氣壓高度計的軟件設(shè)計本文設(shè)計的便攜式氣壓高度計的軟件程序包括主程序，顯示子程序，模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序，數(shù)據(jù)處理子程序，報警子程序，具體設(shè)計如下： 主程序設(shè)計主程序流程圖如圖41所示，首先進(jìn)行狀態(tài)初始化，LCD顯示器上顯示初始界面，然后根據(jù)輸入的信號顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)。然后再對數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，達(dá)到上下限則采取對應(yīng)的措施。 圖 41 主程序流程圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計 TLC 549是8位串口AD轉(zhuǎn)換芯片，可用單片機(jī)控制，通過CLK,CS,DATA OUT，三條口線進(jìn)行串行接口。當(dāng)CS為高時，數(shù)據(jù)輸出(DATA OUT)端處于高阻狀態(tài)，此時I/O CLOCK丌起作用。這種CS控制作用允許在同時使用多片TLC549時，共用I/O CLOCK，以減少多路(片)A/D并用時的I/O控制端口。 一組通常的控制時序為：(1)將CS置低。內(nèi)部電路在測得CS下降沿后，再等待兩個內(nèi)部時鐘上升沿和一個下降沿后，然后確認(rèn)這一變化，最后自動將 前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位(D7)位輸出到DATA OUT端上。 (2) 前四個I/O CLOCK周期的下降沿依次移出第4和第5個位(DDDD3)，片上采樣保持電路在第4個I/O CLOCK 下降沿開始采樣模擬輸入。 (3)接下來的3個I/O CLOCK周期的下降沿移出第8(DDD0)個轉(zhuǎn)換位。 (4)最后，片上采樣保持電路在第8個I/O CLOCK周期的下降沿將移出第8(DDD0)個轉(zhuǎn)換位。保持功能將持續(xù)4個內(nèi)部時鐘周期，然后開始進(jìn)行32個內(nèi)部時鐘周期的A/D轉(zhuǎn)換。第8個I/O CLOCK后，CS必須為高，戒I/O CLOCK保持低電平，這種狀態(tài)需要維持36個內(nèi)部系統(tǒng)時鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成。如果CS為低時I/O CLOCK上出現(xiàn)一個有效干擾脈沖，則微處理器/控制器將不器件的I/O時序失去同步；若CS為高時出現(xiàn)一次有效低電平，則將使引腳重新初始化，從而脫離原轉(zhuǎn)換過程。TLC 549的軟件設(shè)計流程圖如圖42 所示： 圖42 TLC549轉(zhuǎn)換子程序流程圖 數(shù)據(jù)處理子程序設(shè)計 對TLC549采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。流程圖如43所示： 圖 43 數(shù)據(jù)處理子程序流程圖 顯示子程序設(shè)計開 始LCD初始化確認(rèn)顯示位置寫入顯示數(shù)據(jù)結(jié)束顯示完？YN顯示子程序中首先確認(rèn)顯示位置，然后寫入顯示數(shù)據(jù)。顯示子程序流程圖如圖44所示：圖 44 顯示子程序流程圖 報警處理子程序設(shè)計 當(dāng)氣壓值達(dá)到預(yù)定值（也就是上下限值）時，單片機(jī)向報警電路發(fā)出控制信號，驅(qū)動蜂鳴器工作，進(jìn)行報警。報警子程序流程圖如圖45所示： 圖45 報警處理子程序流程圖 第五
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